01. Понятие и назначение операционных систем

Что такое операционная система

Операционная система (ОС) — это комплекс системного программного обеспечения, который управляет аппаратными ресурсами компьютера, обеспечивает выполнение программ и предоставляет пользователю и приложениям средства взаимодействия с компьютером.

Проще говоря:

Операционная система — это основной программный слой, который связывает пользователя и приложения с аппаратным обеспечением компьютера.

Упрощённо взаимодействие можно представить следующим образом: Пользователь → Прикладные программы → Операционная система → Аппаратное обеспечение

Например: Пользователь → браузер → ОС → сетевой адаптер → сеть

или: Пользователь → текстовый редактор → ОС → SSD → файл

Зачем нужна операционная система

Основная задача ОС — сделать использование компьютера управляемым и удобным.

Без операционной системы каждая программа должна была бы самостоятельно решать множество низкоуровневых задач: - работать с процессором; - управлять оперативной памятью; - взаимодействовать с дисками; - работать с клавиатурой и мышью; - взаимодействовать с сетевым адаптером; - управлять другими устройствами; - обеспечивать доступ к файлам; - обрабатывать ошибки.

Это значительно усложнило бы разработку программ.

Операционная система предоставляет программам готовые механизмы для выполнения таких операций.

Например, программе необходимо сохранить файл.

Вместо непосредственного управления SSD программа обращается к средствам ОС: Программа → ОС → файловая система → накопитель

Основные задачи операционной системы

Операционная система выполняет большое количество функций.

Основные из них: 1. Управление процессором и выполнением программ. 2. Управление оперативной памятью. 3. Управление файлами и накопителями. 4. Управление устройствами компьютера. 5. Обеспечение взаимодействия пользователя с компьютером. 6. Обеспечение взаимодействия программ с аппаратным обеспечением. 7. Управление пользователями и правами доступа. 8. Обеспечение сетевого взаимодействия. 9. Обеспечение безопасности системы. 10. Диагностика и обработка ошибок.

Что происходит при включении компьютера

Операционная система не начинает работать непосредственно в момент нажатия кнопки питания.

Упрощённо процесс выглядит следующим образом: 1. Включение компьютера. 2. Запуск BIOS/UEFI. 3. Проверка и первоначальная настройка оборудования. 4. Поиск загрузочного устройства. 5. Запуск загрузчика операционной системы. 6. Загрузка ядра ОС. 7. Запуск системных компонентов и служб. 8. Предоставление интерфейса пользователю.

После этого пользователь получает возможность работать с системой.

Основные компоненты операционной системы

Ядро

Ядро — центральная часть ОС, которая непосредственно управляет важнейшими ресурсами компьютера.

Оно занимается, в частности: - процессами; - памятью; - устройствами; - системными вызовами.

Драйверы

Обеспечивают взаимодействие ОС с аппаратными устройствами.

Файловая система

Обеспечивает организацию хранения и доступа к файлам.

Системные службы

Выполняют различные задачи в фоновом режиме.

Например: - сетевые службы; - службы печати; - службы обновления; - службы журналирования.

Пользовательская оболочка

Предоставляет пользователю интерфейс взаимодействия с ОС.

Это может быть: - графическая оболочка; - командная оболочка; - терминал.

Примеры операционных систем

Windows

Разрабатывается компанией Microsoft.

Широко используется: - на персональных компьютерах; - в организациях; - в образовательных учреждениях; - на рабочих станциях; - на серверах.

Linux

Linux — семейство операционных систем на основе ядра Linux.

Существует большое количество дистрибутивов.

Например: - Ubuntu; - Debian; - Fedora; - Arch Linux; - Linux Mint; - Red OS; - Astra Linux; - ALT Linux.

Linux широко используется на серверах и в сетевой инфраструктуре.

macOS

Операционная система компании Apple для компьютеров Mac.

Android

Мобильная операционная система, основанная на ядре Linux и предназначенная главным образом для мобильных устройств.

Другие ОС

Также существуют: - FreeBSD; - OpenBSD; - NetBSD; - ChromeOS; - различные специализированные и встроенные ОС.

Операционная система на сервере

На рабочем компьютере ОС в первую очередь должна обеспечивать удобство пользователя.

На сервере важными становятся: - стабильность; - безопасность; - управление пользователями; - сетевые службы; - удалённое администрирование; - журналирование; - резервирование; - мониторинг; - автоматизация.

Например, сервер Linux может работать без графического интерфейса.

Администратор подключается к нему по SSH и выполняет необходимые операции через командную строку.

Это позволяет серверу использовать ресурсы более рационально и облегчает автоматизацию.

Итог

Операционная система является основным системным программным обеспечением компьютера.

Она обеспечивает взаимодействие: пользователя → приложений → аппаратного обеспечения.

Основные задачи ОС: - управление процессами; - управление оперативной памятью; - управление файлами; - управление устройствами; - обеспечение пользовательского интерфейса; - управление пользователями и правами; - сетевое взаимодействие; - обеспечение безопасности; - обновление и обслуживание системы; - обработка ошибок и диагностика.